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" Transmission de puissance en courant continu entre plusieurs stations convetisseuses".
-La présente invention est relative à une transmission de puissance en courant continu à haute tension destinée à con- necter ensemble plusieurs réseaux à courant alternatif, ladite transmission comprenant au moins trois stations convertisseuses, comportant chacune plusieurs convertisseurs constituante.
Des transmissions de puissance avec un courant continu à haute tension entre deux stations sont à présent connues d'une façon générale et plusieurs de celles-ci 'ont déjà été achevées ou sont en voie de construction. Un facteur décisif pour l'écono- mie d'une telle transmission en courant continu par comparaison
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avec une transmission en courant alternatif est la distance entre les deux. stations terminales et la puissance transmise.
Pour une transmission en courant continu entre.plus de deux pointa$ la question d'économie par rapport à une.transmission en courant alter; natif sera immédiatement plus compliquée en même temps que la com- mande d'une telle installation exige des calculs préliminaires plus étendus et un équipement de commande plus complexe. Récemment,, toutefois, ces problèmes ont également trouvé une solution et des propositions pour de telles transmissions de puissance et leur équipement de commande ont été publiées.
De telles installations pourraient être réalisées soit en connexion série, soit en connexio parallèle de différentes stations de convertisseurs, la connexion ; en parallèles des stations de convertisseurs ayant pour conséquen- ce que les différentes stations sont connectées en parallèle entre' deux conducteurs à courant continu, Ceci signifie qui les stations de convertisseurs de différentes catégories, les stations re- ' dresseuses et les stations onduleuses sont connectée? en parai- lèle et en sens inverse.
En ce qui concerne la connexion en parallèle de stations.' de convertisseurs, ceci est plutôt onéreux dans les cas où la distance entre certaines des stations est réduite ou lorsque 1 une des stations est située au voisinage d'une plus longue ligne . de transmission et est réalisée en tent que prise sur celle-ci.
Pour une connexion en parallèle des stations de convertisseurs, la même tension doit en effet être présente dans toutes les sta- tiens, ce qui signifie que toutes ces stations doivent être équipées du même nombre de convertisseurs constituants. Chaque station doit ainsi avoir une réserve complète de convertisseurs constituants quelle que soit la puissance nominale de la station et dans les cas où une relativement petite station est placée près d'autres stations de convertisseurs ou au voisinage d'une plus longue ligne de transmission existante,
la station doit avoir alors le même équipement que toutes les autres stations
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sans pouvoir tirer avantage du gain que la transmission à courant continu plus économique représente par rapport à une transmission à courant alternatif à plus grande distance.
Une solution plus économique peut être réalisée par une connexion en série de toutes les stations de convertisseurs dans la transmission, le nombre des convertisseurs constituants dans les différentes stations pouvant alors être choisi de façon favo- rable. Etant donné que dans ce cas le courant e'st le même dans toutes les stations de convertisseurs, un réglage de puissance doit être effectué dans les différentes stations à l'aide du ré- glage de tension dans les stations, ce qui donne une gamme de réglage plutôt limitée et, par conséquent, avec cette solution le rapport entre la puissance des stations sera restreint dans des possibilités de réglage plutôt limitées.
La présente invention offre une combinaison des deux solutions précitées, en d'autres mots une combinaison des con- nexions séries et parallèles, grâce auxquelles les mêmes bonnes possiblités de réglage sont obtenues qu'avec la connexion paral- lèle tout en offrant simultanément la possibilité de construire des stations pour une puissance réduite avec un nombre inférieur de convertisseurs constituants, comme pour une connexion série.
Une installation suivant l'invention se caractérise en ce que chaque station de convertisseurs est dotée de plusieurs convertis- seurs constituants en rapport avec la puissance nominale de la station et les stations de convertisseurs avec des nombres égaux de convertisseurs constituants sont connectées en parallèle et un groupe de stations avec un nombre inférieur de convertisseurs constituants est connecté en série avec un nombre nécessaire de convertisseurs constituants supplémentaires et ensuite connecté en parallèle avec un groupe de stations possédant un plus grand nombre de convertisseurs constituants.
Etant donné que le nombre des convertisseurs constituants de ces stations est relativement
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faible, dépassant difficilement à l'heure actuelle un nombre de . dix, la connexion des stations avec des nombres différents de convertisseurs constituants pourrait être effectuée avec un nom- bre tel de convertisseurs constituants supplémentaires que le même nombre de convertisseurs constituants soit toujours connecté en parallèle.
Avec un tel nombre réduit de convertisseurs consti- tuants dans les stations, le fonctionnement en parallèle des ' stations dont le nombre des convertisseurs constituants n'offre qu'une différence de un, exigerait en effet des gammes de régla. ges excessivement importantes dans les transformateurs des conver- tisseurs.
Un cas où une transmission suivant l'invention serait utile est par exemple la transmission sur une longue distance depuis une source de puissance éloignée vers plusieurs emplace- ments de consommation dotés chacun de sa station de convertisseurs dans une gamme limitée. Dans un tel cas, les deux stations terni- ' nalea pour la ligne de transmission la plus longue doivent être équipées suivant l'invention d'un nombre tel de convertisseurs ' constituants que l'on obtienne une tension continue suffisamment élevée pour la longue transmission, tandis que dans la sone de réception, certaines des stations de convertisseurs peuvent être réalisées avec un nombre inf érieur de convertisseurs constituante.
De la cette, l'on obtient d'une part un gain sur le nombre des convertisseurs constituants de certaines des stations réceptrices et, d'un autre côté, les câbles de dérivation plus courts, dont la puissance est à chaque fois inférieure à celle de la ligne principale, peuvent être établis pour une tension inférieure. En plus d'un niveau d'isolement inférieur sur les lignes de dériva- tion, la tension plus faible est avantageuse du point de vue des perturbations radiophoniques.
D'autres détails et particularités de l'invention res- sortiront de la description ci-après, donnée à titre exemple non; limitatif et en se référant aux dessins annexé$, dans leuquels
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Les figures 1 et 2 sont des schémas représentant deux exemples d'introduction sous forme monopolaire suivant l'invention.
La figure 3 représente une transmission suivant l'in- vention sous une;forme mono- et bipolaire combinée.
La figure 4 représente un exemple de la façon dont on peut limiter ou éventuellement éliminer dans une transmission suivant l'invention les harmoniques inférieurs sur le côté à cou- rant laternatif d'une station.
La figure 1 représente trois stations de convertisseurs I-III divisées en deux groupes, l'un des groupes étant constitué 'par la station 1 avec quatre convertisseurs constituants, tandis que l'autre groupe comprend les stations II/et III avec chacune trois convertisseurs constituants. Dans chaque station, les con- vertisseurs constituants sont, d'une façon utile, connectée sur le coté à courant alternatif en parallèle avec le réseau à comrant alternatif Vl-V3 et sur le coté à courant continu en série entre la terre et une ligne de transmission.
Les stations II et III sont connectées en parallèle à une ligne 1 à tension inférieur et en série avec un convertisseur constituant IV connecté A une autre ligne à courant continu L à tension plus élevée, à laquelle la station I est également connectée. L'agencement peut être éten- du d'une façon favorable à un nombre arbitraire de stationA de convertisseurs avec un nombre arbitraire de convertisseurs cons- tituants, plusieurs convertisseurs constituants dans une station étant alors toujours connectés en parallèle avec le même nombre de convertisseurs constituants dans une autre station.
A titre d'exemple, lion a indiqué une source de cuissan- ce éloignée qui devait alimenter plusieurs points de consommation dans une gamme limitée, ce qui signifierait dans le présent cas que le dessin doit représenter une station redresseuse I connectée à une source de puissance, d'où de la puissance à courant. continu est transmise par l'intermédiaire de la ligne L et de la terre à
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deux stations onduleuses II et III disposées relativement près l'une de l'autre. Tous les autres cas de fonctionnements possibles ! sont toutefois réalisables et, par conséquent, ces cas de fonc- tionnements différents seront illustrés ultérieurement individuel- lement.
Comme dans la cas d'une connexion parallèle de stations avec des nombres égaux de convertisseurs constituants, chaque station est équipée d'un régulateur de'courant, les différents régulateurs de courant étant alors convenablement ajustés de telle! sorte que la somme de tous les réglages de courant des stations de redresseurs connectées en parallèle soit supérieure à la somme de tous les réglages de courant des stations onduleuses connectées, en parallèles, avec un écart qui est dénommé la marge de courant.
De la sorte, la tension continue de la,transmission sera détermi- née par la tension alternative dans la¯station dont la force électromotrice est la plus faible pour'une certaine limite de l' angle de commande.
Pour le convertisseur constituant IV, la réglage de cou- rant est fonction de la combinaison der fonctionnement pour les autres stations.
Comme cas d'exploitation le plus simple, l'on peut ima- giner que la station I travaille en redresseuse, tandis que les stations II et III travaillent en onduleuses. Un cas analogue est celui où la station I est une onduleuse et les stations II et III travaillent en redresseuses, en d'autres mots le cas où la station I représente une catégorie et les stations II et III une autre catégorie. Le convertisseur constituant IV doit travailler de la m"eme façon que les stations 11-et III et son réglage de courant doit être égal à la somme des-réglages de courant dans ces stations.
Le plus simple est que la station I ait la force électromotrice de limite inférieure, Cette station déterminant alors la tension continue dans les deux lignes L et 1 et les deux stations II et III déterminant le courant continu dans ces deux lignes.
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Si c'est la station II qui possède la force électro- motrice de limite inférieure, cette station déterminera la tension dans la ligne 1 et, conjointement avec le convertisseur IV, celle dans la ligne L, tandis que les stations I et III détermineront conjointement les courants dans les deux lignes ou, plus précisé- ment, la station I déterminera le courant dans la ligne L et le convertisseur constituant IV tandis que la station III détermine le courant dans la ligne 1 et la station II, dont le courant est égal à la différence entre les courants dans les stations I et III. Des conditions analogues sont rencontrées si c'est la sta- tion III qui possède la force électromotrice de limite relative- ment la plus faible.
Dans le cas d'un défaut dans un convertisseur consti- tuant d'une station, celui-ci sera habituellement connecté en shunt et déconnecté, et, dans une transmission classique avec des stations connectées en parallèle, l'on doit alors soit déconnec- ter l'ensemble de la station, soit diminuer la tension dans l' ensemble de la transmission. Avec une transmission suivant 1' invention, l'on a les possibilités suivantes. Une connexion en dérivation d'un convertisseur constituant dans la station I peut être corrigé le plus utilement par une connexion en dérivation du convertisseur constituant IV, avec pour conséquence que la tension dans la ligne L est abaissée au même niveau que la tension dans la ligne 1 et la transmission travaille avec une connexion parai- lèle classique de stations convertisseuses.
Des défauts dans le convertisseur constituant IV sont corrigés d'une façon analogue par connexion en dérivation de celui-ci et d'un convertisseur constituant dans la station I, 'avec pour résultat que l'on obtient le même cas de fonctionnement que celui mentionné ci-avant. Dans le cas de défauts dans un convertisseur constituant de la station II, l'on peut soit complètement déconnecter cette station, soit connecter en dérivation un convertisseur constituant dans chacune des stations I et III, la tension étant alors réduite à la fois
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dans les lignes L et 1.
Des défauts dans les convertisseurs constituants de la station II sont corrigés d'une façon analogue. !
Dans l'exemple précédent, l'on a considéré les condition de fonctionnement qui se présentent lorsque la station I repré- sente une catégorie, tandis que les stations II et III repré- sentent une autre catégorie de convertisseurs. Si l'on imagine que les stations I et II appartiennent à une catégorie et la station III à une autre catégorie, le convertisseur constituant IV et 1' un des convertisseurs constituants dans la station I peuvent être : connectés en dérivation, avec pour conséquence que la ligne L a la même tension que la ligne 1.
Une autre possibilité dans ce cas est de permettre au convertisseur constituant IV de travailler de la même façon que la station III, avec pour conséquence que ce convertisseur constituant conjointement avec la station III forme une catégorie de convertisseurs, tandis que les stations I et II travaillent ensemble et forment une autre catégorie de convertis- seurs. Les mêmes conditions de fonctionnement se présentent lorsque les stations I et III forment une catégorie et la station
II une autre. Le courant dans le convertisseur constituant IV est égal dans les deux cas au courant dans la station I.
Le convertisseur constituant IV peut, comme indiqué à la figure 1, être agencé en tant que station convertisseuse dis- tincte, connectée en série, avec son propre réseau à courant alternatif V., la distribution de puissance combinée avec une : connexion série pouvant cependant alors être un inconvénient comme indiqué précédemment.
Au contraire, le convertisseur constituant IV peut être; situé dans l'une des autre; stations, avec pour conséquence que l'on obtient une transmisse telle que représentée à la figure 2, dans laquelle les stations et II comprennent chacune quatre convertisseurs constituant:, tandis que la station III en possède trois. Le réseau à couran ; alternatif V4 est par enséquent le même que le réseau V2.
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Les conditions pendant le fonctionnement normal sont analogues à celles rencontrées avec l'installation suivant la fi- gure 1. Il faut alors tenir compta de ce que les deux parties de la station II doivent chacune posséder un régulateur de courant et doivent être traitées individuellement en ce qui concerne la commande, ce qui dans certains cas de fonctionnement signifie qu' une partie travaille en tant que redresseur et l'autre partie en tant qu'onduleùr. Ceci est par exemple le cas lorsque les stations I et II représentent une catégorie et la station III une autre.
Du point de vue de la technique des convertisseurs, an tel cas de fonctionnement n'offre toutefois que des problèmes classiques.
Dans le cas de défauts dans des convertisseurs constituants des stations II e III, toutefois,certains avantages sont obtenus. La déconnexion du convertisseur constituant IV doit, comme indiqué précédemment, correspondre à une déconnexion d'un convertisseur constituant dans la station I et à une réduction de la tension sur la ligne L au même niveau que sur la ligne 1.
La déconnexion de l'un des convertisseurs constituants ou du convertisseur inférieur dans la station II peut être sup- primée soit par déconnexion des convertisseurs constituants cor- respondants des stations I et III et abaissement de la tension de l'ensemble de la transmission, soit par déconnexion de l'ensemble de la partie.inférieure de la station II. Dans le dernier cas mentionné, toutefois, le convertisseur constituant IV continue à travailler et, par conséquent, la station II n'est pas totalement dépourvue de :courant. La station peut ainsi continuer à travailler avec la charge que le convertisseur constituât.! IV admet. Une troisième possibilité consiste à déconnecter un convertisseur constituant dans la station I et à connecter la ligne 1 directe- ment à la ligne L.
Dans le cas de défauts dans un convertisseur constituant de la station III, cette dernière peut être déconnectée d'une façon classique ou la tension de l'ensemble de la transmission
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peut être réduite par déconnexion de convertisseurs constituants correspondants dans les autres stations. Une troisième possibilité dans ce cas consiste à connecter la ligne 1 un point plus bas dans la station II, qui est dotée dans ce but de bornes U entre les différents convertisseurs constituants. Cette dernière solution signifie que la station III suivant la présente invention peut continuer à travailler avec une tension réduite, sans modifier la tension dans l'autre partie de la transmission, ce qui n'était pas le cas avec une connexion en parallèle classique des stations convertisseuses.
Le fait que des commutations du genre précité soient réellement possibles dépend de la condition que lors de la commu- tation de toutes les stations dans la transmission pour l'ondula- tion, il soit possible de réduire la tension de la transmission très rapidement jusqu'à zéro et après reconnexion, de commander la transmission également rapidement jusqu'à la tension désirée.
D'après ce qui précède, il,est évident que suivant 1' invention, l'on obtient d'une part l'avantage que des lignes plus courtes et des lignes avec moins de puissance conjointement avec des stations de convertisseurs correspondantes peuvent être éta- blies pour une tension inférieure et.par conséquent avec des frais réduits, que d'autre part en utilisant différentes tensions dans différentes sections d'une transmission, l'on obtient une plus grande liberté pour commander les différentes stations de conver- . tisseurs l'une par rapport à l'autre', ce qui rend ainsi possible, sans modifier la tension dans les autres parties de la transmis- sion, de maintenir le fonctionnement dans une station défectueuse, qui, suivant le principe de la connexion parallèle classique, aurait dû soit être déconnectée,
soit aurait provoqué une réduc- tion de la tension dans l'ensemble du système de transmission.
D'après ce qui précède, il est également évident que l' invention apporte et rend possible un très grand nombre de com-
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binai sons de fonctionnement, qui doivent être considérées et calculées de façon approfondie avant que 1'installation ne soit mise en oeuvre. Afin de pouvoir effectuer les commutations préci- tées et de pouvoir coordonner les différents réglages de courant et de tension dans les stations distinces, une transmission sui- vant l'invention doit être dotée d'un système de commande princi- pal. Parmi les différentes combinaisons, seul un nombre réduit sera probablement intéressant pour l'installation suivant l'inven- tion.
Ces différents cas de fonctionnement doivent utilement être emmagasinés en tant que combinaisons d'ordres dans une mémoire du système de commande principal précité, par exemple sous la forme d'un système à cartes perforées. De la sorte, si les conditions changent, des combinaisons d'ordres emmagasinées dans la mémoire peuvent tout moment être revues et remplacées d'une façon favo- rable si on le considère nécessaire.
Aux figures 1 et 2, l'on n'a représenté que des transmissions dites monopolaires. Il est toute- fois bien évident qu'en doublant les exemples représentés, l'on peut obtenir une transmission de puissance sous forme dite bi- polaire, c'eut-à-dire avec un conducteur positif et un conducteur @égatif dans la transmission, avec pour conséquence que les con- nexions de terra représentées sont essentiellement dépourvues de Murant pour un fonctionnement symétrique.
La figure 3 se réfère à une autre variante d'une telle transmission bipolaire qui se caractérise par deux stations de convertisseurs bipolaires avec le même nombre de convertisseurs constituants connectés en &érie et qui sont connectées auxdita deux câbles de transmission et en plus une troisième station mono- polaire avec la moitié du nombre des convertisseurs constituants par rppport aux deux autres stations, qui est connectée entre 1' un desdits câbles de transmission et la terre.
La troisième sta- tion de convertisseurs sera beaucoup moins onéreuse que le deux autres et elle peut être connectée au câble do transmission sana
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modifier essentiellement quoi que ce soit sur celui-ci et l'inven- tion est par conséquent très importante pour les cas où il est dé- sirable d'effectuer une prise intermédiaire sur une transmission de puissanc.e en un endroit où la puissance requise est ,trop faible pour justifier une station de convertisseurs bipolaire.
En outre, l'on se rend compte que dans le cas où cette troisième station de convertisseurs n'est pas située très près de la direction princi- pale de la transmission de puissance, la station peut être conne*- tée à la transmission grâce à un seul conducteur de transmission et par une conduction de retour par la terre, tandis qu'une sta- tion de convertisseurs bipolaires exigerait deux conducteurs de transmission.
Dans certains cas, il peut être convenable do doter la troisième station de moyens de commutation pour alterne= la con- nexion de la station avec l'un et l'autre desdits conducteurs de transmission. Ceci peut par exemple être utile si la troisième station doit être utilisée àla fois en tant qu'onduleuse et en tant que redresseuse. En outre, il peut être désirable, en ce qui concerne le mélange des transmissions mono. et bipolaires, de ren- forcer le pale intéressé dans celle des deux autres stations de convertisseurs qui travaille en tant que redresseuse.
En choisissant entre des transmissions mono- et bipo- laires, différentes considérations s'opposant partiellement doi- vent être mises en ligne. La transmission monopolaire avec un seul conducteur de transmission est en général la moins onéreuse .
Par opposition, la sécurité de fonctionnament dans la transmission bipolaire est plus grande, étant donné qu'en cas de défauts sur un conducteur de transmission, celui-ci peut être déconnecté et le fonctionnement en système monopolaire peut se poursuivre à l'aide de l'autre pôle du circuit de retour par la terre. En ou- tre, la transmission bipolaire est avantageuse du point de vue do la technique des télécommunications. étant-donné que la trans-
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mission monopol@1x e entratne des perturbations dans les télé- transmissions plus élevées que la transmission bipolaire.
La trans mission de puissance avec des conducteurs à air pour un courant continu à haute tension est surtout intéressante pour de longues ;:;,;distances et, dans le cas d'une station de puissance située en un endroit éloigné qui doit alimenter, par l'intermédiaire d'une ligne à courant continu, deux ou plus de deux stations de con- vertisseurs avec une puissance en courant continu, une installa- tion suivant l'invention peut être utilement réalisée de telle sorte que la puissance provenant d'une station redresseuse soit transportée sur-une grande distance jusqu'à la station de con- sertisseurs monopolaire et de celle-ci vers une station onduleuse bipolaire.
Bien souvent, la plus longue partie du conducteur de transmission traverse en effet des contrées désertes ou faible- ment habitées, où leo perturbations dana les télécommunications à partir de la section monopolaire de la transmission sont moins importantes, tandis qua lE. dernière partie de la transmission qui est purement bipolaire traverse des zones de population plus dens où des perturbations dans les télécommunications ne peuvent pas être tolérées.
La figure 3 représente une transmission de puissance suivant l'invention. La figure représente trois stations de con- vertisseurs I, II et III, parmi lesquelles les stations J et II comportent huit :convertisseurs constituants connectés en série.
La station I est considérée comme travaillant en tant que sta- tion redresseuse et la station II en tant que station onduleuse et les deux stations sont connectées à l'aide d'un conducteur de transmission positif et un conducteur de transmission négatif, et chacune comporte une borne centrale mise à la terre. Ces sta- tions sont donc bipolaires et connectées à une transmission bi- polaire. La station III est réalisée en tant que station monopo-
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laire. 3cxxctlcicatxtacxxrxl3rncitrxclcrxixq'ttxx.raotad
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avec seulement quatre convertisseurs constituants connectes en série qui sont connectés entre la terre et le conducteur de trans- mission négatif.
L'on se rend compte que la transmission à la gauche de la station III est un mélange de transmissions monopo- laire et bipolaire, tandis que la transmission à la droite de la station II est purement bipolaire, Ceci, toutefois, en admettant que . le courant dans les deux parties de - la station II est identi- .que, de telle sorte que le courant dans la borne centrale mise à la terre de la station est égal à zéro.. Afin d'obtenir une meilleure utilisation des convertisseurs.de la station I, la par- tie inférieure de celle-ci a été renforcée en connectant deux branches de convertisseur en parallèle, chacune avec quatre con- vertisseurs constituants connectés en série.
De la sorte et en utilisant le même type de convertisseurs constituants partout dans les trois stations, l'on obtient une charge assez égale pour,,; tous les convertisseurs constituants. Au- lieu d'utiliser deux branches parallèles de convertisseur, il est possible d'utiliser un plus grand nombre d'anode en parallèle dans les convertisseurs constituants de la partie inférieure de la station 1. Si la char- ge sur la station III est faible, il est possible simplement d'uti- liser le même convertisseur constituant-dans l'ensemble de la station I et de permettre une asymétrie inférieure dans la charge des deux parties de cette station.
Dans certains cas, l'on peut considérer la possibilité ' de laisser la station III travailler alternativement en tant que redresseur et en tant qu'onduleur, la station pouvant alors être dotée de moyens de commutation qui ont été représentée pour la connexion de la station à l'un ou à l'autre des conducteurs de la transmission. Lors du fonctionnement en onduleuse, la station doit être connectée au conducteur de transmission inférieur, tan- dis que pour un fonctionnement en redresssuse, la station doit être connectée au conducteur de transmission supérieur.
Dans ce dernier cas, la station travaillera en parallèle avec la branche
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supérieure de la. station I et en série avec les deux branches in- férieures connectées en parallèle de cette station.
Dans tous les cas, l'on se rend compte que la transmis- sion à la droite de la station III pourra travailler d'une façon purement bipolaire et, par conséquent, cette partie de la trans- mission sera relativement dépourvue de perturbations pour d'éven- tuelles télécommunications et, par conséquent, cette partie de la transmission peut s'étendre dans des zones de population plus dense.
Dans la station II représentée à la figure 2, le cou- rant ne sera pas égal dans les différents convertisseurs consti- tuants comme c'est sans cela le des dans des stations de conver- tisseurs normales. Sur le côté à courant alternatif d'une station de convertisseurs, plusieurs harmoniques se produiront, dont le nombre n est déterminé par l'équation n - k .p¯ 1, expression dans laquelle p est le nombre d'impulsions et k peut prbndre dif- férentes valeurs, 1, 2, 3, etc..
Afin d'augmenter le nombre d' impulsions et par conséquent de diminuer le nombre des harmoniques sur le coté à courant alternatif, il est courant dans une station de convertisseurs de déphaser les différents convertisseurs cons- tituants les une par rapport aux autres par une connexion diffé- rentielle des transformateurs de convertisseurs distincts. Une condition pour pouvoir diminuer de la sorte le nombre des harmo- niques est toutefois que la puissance totale de tous les con- vertisseurs constituants dans une position de phase soit égale à la puissance totale des convertisseurs constituants dans une autre position de phase, ce qui est en général assez aisé à réali- ser dans une station de convertisseurs avec un nombre pair de convertisseurs constituants, dont le courant est identique.
Bien qu'il soit ainsi relativement simple avec des sta- tions de convertisseurs classiques d'éliminer les harmoniques inférieurs en augmentant le nombre d'impulsions de la station, il n'est pas parfaitement clair comment l'on peut réaliser une telle
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1 chose avec une station de convertisseurs lorsque les courants dans les différents convertisseurs constituants sont différents.
Sui- vant une variante de l'invention, l'on propose dans chaque cas distinct, en connectant les transformateurs de convertisseurs distincts, d'assurer que la puissance des différents convertis- seurs constituants soit répartie de telle sorte que la puissance totale de tous les convertisseurs constituants avec une position de phase au moins en fonctionnement normal soit aussi égale que possible à la puissance totale de tous les convertisseurs consti- . tuants avec une autre position de phase.
Bien qu'il soit souvent alors impossible d'éliminer complètement les harmoniques infé- rieurs, il est en tout cas possible d'obtenir une limitation con- sidérable de la puissance de ceux-ci, grâce à quoi les dimensions des filtres à harmoniques requis pour la station peuvent être fortement.réduites. Un autre perfectionnement des conditions peut être obtenu suivant l'invention en faisant appel à la condition que les différents convertisseurs constituants d'une station du genre décrit soient agencés pour un réglage de courant et de tension individuel, ce qui permet de proposer que les différents régulateurs soient ajustés de telle façon que de la sorte égale- ment les puissances totales pour les groupes distincts soient aussi égales que possible.
L'on admet que Impression aussi égale que possible implique normalement simplement un désir pur, mais l'on doit considérer qu'avec une station de convertisseurs du genre décrit seules quelques combinaisons dont possibles, et, par conséquent, l'idée principale à ce sujet consiste tout simplement à analyser une station de convertisseur réelle.
En outre, il est connu que chaque possibilité de combinaison donne certaines possibilités de commande fortement limitées pour les différents convertisseurs constituants dans la station et, par conséquent, pour la station dans son ensemble et un développement supplémentais de l'inven- tion signifie par conséquent très simplement que dans lesdites
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limites et en tenant compte d'autres considérations que le fong- tionnement exige, l'on assure que la répartition de la puissance dans les groupes des convertisseurs constituants ayant différentes positions de phase soit aussi égale que possible.
La figure 4 représente une station de convertisseurs comprenant trois convertisseurs constituants 1, 2, 3 qui, sur le côté à courant. alternatif, sont connectés en parallèle à un réseau à courant alternatif 7. Sur le côté à courant continu, les con- vertisseurs constituants sont connectés en série entre un câble de courant continu entrant 4 et un câble de terre 6. En outre, entre les convertisseurs constituants 1 et 2 a été connecté un câble à courant continu sortant 5. Chaque, convertisseur onsti- tuant comprend une connexion de redresseur 11, 21, 31 et un trans- formateur de convertisseur 12, 22 et 32.
Le courant continu dans le convertisseur constituant 1 est mesuré à l'aide d'un transduc- tar 41 connecté dans le câble à courant continu 4, tandis que le courant continu dans les convertisseurs 2 et 3 est mesuré à 1' aide d'un transducteur 61 dans la connexion de terre 6. A l'aide de bornes non représentées, sur le câble à courant continu, la tension continue aux bornes des différents convertisseurs consti- tuants est mesurée, et, à l'aide des transformateurs de tension 14, 24 et 34, la tension.alternative entre les transformateurs de convertisseur et les connexions de redresseur correspondantes est mesurée.
En outre, chaque convertisseur constituant est doté d'un dispositif de commande d'angle 13, 23, 33 et les transformateurs de convertisseur, comme indiqué par les flèches, sont dotés de sélecteurs de prise. En considérant la station de convertisseur représentée comme faisant partie d'une transmission de puissance dans laquelle une station redresseuse, par l'intermédiaire du câble 4, alimente la station de convertisseurs représentée con- . jointement avec une station de convertisseurs connectée au câble 5, le convertisseur constituant 1 débitera un courant qui est
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égal à la somme des courants dans les convertisseurs constituants 2 et 3 et au courant dans le câble 5.
En supposant alors une tension continue pratiquement égale dans les différents conver- tisseurs constituants, les transformateurs de convertisseurs doi- vent suivant l'invention être utilement connectés comme représenté, à savoir de telle sorte que tous les transformateurs sur le côté du réseau soient connectés en étoile, tandis que le transforma- teur de convertisseur 12 sur le coté de redresseur est connecté en étoile et les transformateurs 22,et 32 sur le côté de re- dresseur sont connectés en delta. Dans le cas représenté, c'est en effet cette répartition des connexions de transformateur qui procure la répartition de puissance la plus égale parmi les deux groupes des convertisseurs constituants, chacun avec sa position de phase.
Si la tension est la même aux bornes de tous les con- vertisseurs constituants et que le courant dans les convertisseurs constituants 2 et 3 est égal au courant dans le câble 5, les deux ; puissances totales seront égales et le nombre d'impulsions pour la station dans son ensemble sera double du nombre d'impulsions dans les convertisseurs constituants distincts. Avec de faibles dévia- tions par rapport à une telle répartition, les deux puissances totales seront différentes, mais la puissance des harmoniques supplémentaires qui en résulte, en particulier des harmoniques inférieurs, est toutefois en tout cas largement limitée par rap- port aux puissances qui seraient obtenues pour de telles harmoni- ques avec n'importe quelle autre répartition des connexions de transformateur.
Afin que même dans ces circonstances l'on obtienne une répartition de puissance aussi égale'que possible pcur les deux groupes de convertisseurs constituants, la station doit utilement être équipée d'un système de commande commun comprenant un système de mesure, qui à l'aide des transducteurs 41 et 61 et des tensions' aux bornes des convertisseurs constituants distincte, mesure les
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puissances totales pour les deux groupes de convertisseurs cons- tituants. En comparant ces deux puissances totales, l'on produit un signal qui est proportionnel à la différence entre eux et ce signal peut être envoyé dans les dispositifs de commande d'angle 13,
23 et 33 et aux sélecteurs de prise pour les transformateurs de convertisseur 12, 22 et 32. De la sorte, il est possible en fonction de la polarité dudit signal d'augmenter la puissance dans un groupe et de la diminuer dans l'autre groupe des conver- tisseurs constituants, jusqu'à ce que l'on obtienne la meilleure identité possible entre les deux groupes. La limite dans laquelle ' l'on peut agir de la sorte dépend de préférence des limites pour les possibilités de commande en ce qui concerne l'angle de com- mande, le courant et le tension qui doivent toujours exister dans une installation de convertisseurs. Il est évident que l'inter- vention de commande du type précité provient utilement du système de commande principal défini ci-avant.
REVENDICATIONS
1. Transmission de puissance en courant continu et à ; haute tension pour la connexion de plusieurs réseaux à courant alternatif, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins trois stations de convertisseurs insérées entre des conducteurs à courant continu et à haute tension; chacune desdites stations com- portant plusieurs convertisseurs constituants dont le nombre est différent pour certaines des stations ; stations de convertis- Douro avec des nombres égaux de convertisseurs constituants étant connectées sur leur côté en courant continu en parallèle entre des conducteurs à courant continu et à haute tension correspondants;
des convertisseurs constituants supplémentaires: un groupe de stations de convertisseurs connecté en parallèle avec un nombre inférieur de convertisseurs constituants connectés en série qui sont connectées en série avec un nombre approprié desdita conver- tisseurs constituants supplémentaires, en formant ainsi, un nouveau! groupe de convertisseurs; ledit dernier groupe de convertissours
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étant connecté en parallèle avec un groupe de stations de conver. tisseurs ; le nombre des convertisseurs constituants connectés en série dans lesdits deux groupes étant égal.
2. Transmission suivant la revendication 1, caractériséej en ce que lesdits convertisseurs constituants supplémentaires sont' disposés dans l'une desdites stations de convertisseurs; la partie; restante de la station étant considérée comme une station connec- tée en parallèle avec une station à nombre inférieur de conver- tisseurs constituants.
3. Transmission suivant la revendication 2, caractérisée en ce que des prises à courant continu sont prévues entre les dif- térent5 convertisseurs constituant de ladite station; des moyens de commutation étant destinés à connecter une autre station à . l'une desiftes prises.
4. Transmission suivant la revendication 2, caractérisée! en ce que les transformateurs de convertisseurs des convertisseurs constituants de ladite station possèdent des connexions différen- tes, de telle sorte que les commutations desdits convertisseurs constituants sont mutuellement déphasées ; les convertisseurs constituants avec un déphasage égal formant des groupes et la puissance totale desdits groupes étant aussi égale que possible.
5. Transmission suivant la revendication 4, caractérisée en ce que chacun desdits groupes est prévu avec des systèmes de commande classiques et des systèmes de mesure de puissance nor- maux, des moyens de comparaison étant destinés à compare? le puissance totale provenant desdits groupes différents; lesdits moyens de comparaison influençant les systèmes de commande dans un sens s'opposant à une puissance totale égale dans les groupes différents.
6. Transmission suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un conducteur en courant continu positif et un conducteur en courant continu négatif, deux desdites sta-
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i,lon3 @compt,etiant le mente nombre de convertisseurs co 444mmntB
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connectés en série, lesdites deux stations étant connectées en parallèle entre lesdits deux conducteurs à courant continu avec chacune une connexion de terre intermédiaire; la troisième station étant connectée entre lesdits conducteurs à courant continu at la terre.
7. Transmission suivant la revendication 6, caractérisée en ce que des moyens de commutation sont prévus dans ladite troi- sième station pour-une connexion alternative de la station à l'un desdits conducteurs à courant continu*
Transmission suivant la revendication 1, caractérisée en ce que des systèmes de commande de tension et de courant clas- siques sont prévus-dans chacune desdites stations; un système de commande principal, étant prévu pour ladite transmission de puis- sance en courant continu à haute tension ; ledit système de comman- de principal influençant lesdits systèmes de commande des diffé- rentes stations suivant un programme prédéterminé.
9. Transmission de puissance à courant continu et à haute tension, tele que décrite ci-àvant ou conforme aux dessins annexés.
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"Transmission of power in direct current between several convening stations".
The present invention relates to a high voltage direct current power transmission intended to connect together several alternating current networks, said transmission comprising at least three converter stations, each comprising several constituent converters.
Power transmissions with high voltage direct current between two stations are now generally known and several of these have already been completed or are under construction. A decisive factor for the economy of such a direct current transmission by comparison
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with an AC transmission is the distance between the two. terminal stations and transmitted power.
For a direct current transmission between.more than two points the question of economy compared to a.transmission in alternating current; native will be immediately more complicated at the same time that the control of such an installation requires more extensive preliminary calculations and more complex control equipment. Recently, however, these problems have also found a solution and proposals for such power transmissions and their control equipment have been published.
Such installations could be carried out either in series connection, or in parallel connexion of different converter stations, the connection; parallel converter stations with the consequence that the different stations are connected in parallel between two direct current conductors, This means that converter stations of different categories, rectifier stations and corrugator stations are connected ? in parallel and in reverse.
Regarding the parallel connection of stations. ' converters, this is rather expensive in cases where the distance between some of the stations is reduced or when one of the stations is located in the vicinity of a longer line. transmission and is carried out while being taken thereon.
For a parallel connection of the converter stations, the same voltage must in fact be present in all the stations, which means that all these stations must be equipped with the same number of constituent converters. Each station should therefore have a full supply of constituent converters regardless of the station's rated power and in cases where a relatively small station is placed near other converter stations or in the vicinity of a longer existing transmission line. ,
the station must then have the same equipment as all the other stations
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without being able to take advantage of the gain that the more economical direct current transmission represents compared to a longer distance alternating current transmission.
A more economical solution can be achieved by a series connection of all the converter stations in the transmission, the number of the constituent converters in the different stations then being able to be chosen favorably. Since in this case the current is the same in all converter stations, a power adjustment must be made in the different stations using the voltage adjustment in the stations, which gives a range. rather limited adjustment and, consequently, with this solution the ratio between the power of the stations will be restricted in rather limited adjustment possibilities.
The present invention offers a combination of the two aforementioned solutions, in other words a combination of the series and parallel connections, thanks to which the same good adjustment possibilities are obtained as with the parallel connection while simultaneously offering the possibility. to build stations for reduced power with a lower number of constituent converters, as for a series connection.
An installation according to the invention is characterized in that each converter station is provided with several constituent converters in relation to the nominal power of the station and the converter stations with equal numbers of constituent converters are connected in parallel and a group of stations with a lower number of constituent converters are connected in series with a necessary number of additional constituent converters and then connected in parallel with a group of stations having a greater number of constituent converters.
Since the number of converters constituting these stations is relatively
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low, hardly exceeding a number of. Ten, the connection of stations with different numbers of component converters could be done with such a number of additional component converters that the same number of component converters would always be connected in parallel.
With such a small number of component converters in the stations, the parallel operation of stations whose number of component converters offers only a difference of one, would indeed require ranges of adjustment. Excessively large amounts in converter transformers.
A case where a transmission according to the invention would be useful is, for example, transmission over a long distance from a remote power source to several consumption locations each provided with its station of converters in a limited range. In such a case, the two terminal stations for the longest transmission line must be equipped according to the invention with such a number of component converters that a sufficiently high DC voltage is obtained for the long transmission. , while in the reception area some of the converter stations can be made with a smaller number of constituent converters.
From this, we obtain on the one hand a gain on the number of converters constituting some of the receiving stations and, on the other hand, the shorter branch cables, the power of which is each time less than that. of the main line, can be set for a lower voltage. In addition to a lower level of isolation on the branch lines, the lower voltage is advantageous from a radio interference point of view.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, not given by way of example; limitative and with reference to the accompanying drawings $, in which
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Figures 1 and 2 are diagrams showing two examples of introduction in monopolar form according to the invention.
Figure 3 shows a transmission according to the invention in a combined mono- and bipolar form.
FIG. 4 shows an example of how one can limit or possibly eliminate in a transmission according to the invention the lower harmonics on the lateral current side of a station.
Fig. 1 shows three converter stations I-III divided into two groups, one of the groups being constituted by station 1 with four constituent converters, while the other group comprises stations II / and III with three converters each. constituents. In each station, the constituent converters are usefully connected on the AC side in parallel with the AC network Vl-V3 and on the DC side in series between earth and a line. transmission.
Stations II and III are connected in parallel to a lower voltage line 1 and in series with a component converter IV connected to another higher voltage direct current line L, to which station I is also connected. The arrangement can be extended favorably to an arbitrary number of station A converters with an arbitrary number of constituent converters, several constituent converters in a station then always being connected in parallel with the same number of constituent converters. in another station.
As an example, lion indicated a remote power source which was to supply several points of consumption in a limited range, which would mean in this case that the drawing should show a rectifier station I connected to a power source. , hence power to current. DC is transmitted through line L and earth to
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two corrugating stations II and III arranged relatively close to each other. All other possible cases of operation! are however achievable and, therefore, these different operation cases will be illustrated individually later.
As in the case of a parallel connection of stations with equal numbers of constituent converters, each station is equipped with a current regulator, the different current regulators then being suitably adjusted as such! so that the sum of all current settings of rectifier stations connected in parallel is greater than the sum of all current settings of corrugator stations connected, in parallel, with a difference which is referred to as the current margin.
In this way, the DC voltage of the transmission will be determined by the AC voltage in the station with the lowest electromotive force for a certain limit of the control angle.
For the component converter IV, the current setting depends on the combination of operation for the other stations.
As the simplest operating case, we can imagine that station I works as a straightener, while stations II and III work as corrugators. A similar case is that where station I is a corrugator and stations II and III work as rectifiers, in other words the case where station I represents a category and stations II and III another category. The component converter IV must work in the same way as the stations 11-and III and its current setting should be equal to the sum of the current settings in these stations.
The simplest is that the station I have the lower limit electromotive force, This station then determining the direct voltage in the two lines L and 1 and the two stations II and III determining the direct current in these two lines.
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If station II has the lower limit electro-motive force, this station will determine the voltage in line 1 and, together with converter IV, that in line L, while stations I and III will jointly determine currents in the two lines or, more precisely, station I will determine the current in line L and the converter constituting IV while station III will determine the current in line 1 and station II, whose current is equal unlike the currents in stations I and III. Similar conditions are met if station III has the relatively smallest limiting electromotive force.
In the event of a fault in a converter constituting a station, this one will usually be connected in shunt and disconnected, and, in a conventional transmission with stations connected in parallel, one must then either disconnect. ter the entire station, or decrease the voltage throughout the transmission. With a transmission according to the invention, there are the following possibilities. A shunt connection of a constituent converter in station I can be corrected most usefully by a shunt connection of the constituent converter IV, with the consequence that the voltage in the line L is lowered to the same level as the voltage in the line. 1 and the transmission works with a conventional parallel connection of converter stations.
Defects in the component converter IV are corrected in a similar fashion by branch connection thereof and of a component converter in station I, with the result that the same operating case as mentioned is obtained. above. In the event of faults in a converter constituting station II, this station can either be completely disconnected, or a converter constituting in each of stations I and III can be branched off, the voltage then being reduced at the same time.
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in lines L and 1.
Defects in the constituent converters of Station II are corrected in a similar fashion. !
In the preceding example, we considered the operating conditions which arise when station I represents a category, while stations II and III represent another category of converters. If we imagine that stations I and II belong to one category and station III to another category, constituent converter IV and one of the constituent converters in station I can be: connected in bypass, with the consequence that line L has the same voltage as line 1.
Another possibility in this case is to allow the converter constituting IV to work in the same way as station III, with the consequence that this converter constituting together with station III forms a category of converters, while stations I and II work together and form another category of converters. The same operating conditions apply when stations I and III form a category and station
II another. The current in the constituent converter IV is equal in both cases to the current in the station I.
The constituent converter IV can, as shown in figure 1, be arranged as a separate converter station, connected in series, with its own AC network V., the power distribution combined with a: series connection being able however then be a disadvantage as stated previously.
On the contrary, the constituent converter IV can be; located in one of the other; stations, with the consequence that one obtains a transmission as shown in FIG. 2, in which the stations and II each comprise four converters constituting :, while the station III has three. The network is running; alternative V4 is therefore the same as the V2 network.
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The conditions during normal operation are similar to those encountered with the installation according to figure 1. It must then be taken into account that the two parts of station II must each have a current regulator and must be treated individually in as regards the control, which in certain operating cases means that one part works as a rectifier and the other part as an inverter. This is for example the case when stations I and II represent one category and station III another.
From the point of view of converter technology, however, such an operating case presents only conventional problems.
In the case of faults in constituent converters of stations II e III, however, certain advantages are obtained. The disconnection of the constituent converter IV must, as indicated above, correspond to a disconnection of a constituent converter in station I and to a reduction in the voltage on line L to the same level as on line 1.
The disconnection of one of the constituent converters or of the lower converter in station II can be suppressed either by disconnecting the corresponding constituent converters from stations I and III and lowering the voltage of the whole transmission, or by disconnecting the whole of the lower part of the station II. In the last mentioned case, however, the constituent converter IV continues to work and, therefore, the station II is not completely devoid of current. The station can thus continue to work with the load that the converter constituted.! IV admits. A third possibility consists of disconnecting a constituent converter in station I and connecting line 1 directly to line L.
In the event of faults in a converter constituting station III, the latter can be disconnected in a conventional manner or the voltage of the entire transmission
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can be reduced by disconnecting corresponding component converters in other stations. A third possibility in this case consists in connecting line 1 to a lower point in station II, which is provided for this purpose with U terminals between the various constituent converters. This last solution means that the station III according to the present invention can continue to work with a reduced voltage, without modifying the voltage in the other part of the transmission, which was not the case with a conventional parallel connection of the stations. converters.
Whether switchings of the aforementioned kind are actually possible depends on the condition that when switching all the stations in the transmission for ripple it is possible to reduce the voltage of the transmission very quickly up to at zero and after reconnection, to control the transmission also quickly up to the desired voltage.
From the above, it is evident that according to the invention, on the one hand, the advantage is obtained that shorter lines and lines with less power together with corresponding converter stations can be established. - blies for a lower voltage and therefore with reduced costs, that on the other hand by using different voltages in different sections of a transmission, one obtains greater freedom to control the different converter stations. weavers with respect to each other ', thus making it possible, without changing the voltage in the other parts of the transmission, to maintain operation in a defective station, which, following the principle of parallel connection classic, should have either been disconnected,
or would have caused a reduction in tension in the entire transmission system.
From the foregoing, it is also evident that the invention provides and makes possible a very large number of components.
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operating binaries, which must be considered and calculated thoroughly before the installation is implemented. In order to be able to perform the aforementioned switching and to be able to coordinate the various current and voltage settings in the different stations, a transmission according to the invention must be provided with a main control system. Among the various combinations, only a small number will probably be of interest for the installation according to the invention.
These different operating cases should usefully be stored as combinations of commands in a memory of the aforementioned main control system, for example in the form of a punch card system. In this way, if the conditions change, combinations of orders stored in the memory can at any time be reviewed and replaced in a favorable manner if it is considered necessary.
In Figures 1 and 2, only so-called monopolar transmissions have been shown. It is however quite obvious that by doubling the examples represented, one can obtain a power transmission in so-called bi-polar form, that is to say with a positive conductor and an equal conductor in the transmission. , with the consequence that the terra connections shown are essentially devoid of Murant for symmetrical operation.
Figure 3 refers to another variant of such a bipolar transmission which is characterized by two bipolar converter stations with the same number of component converters connected in & out and which are connected to said two transmission cables and in addition a third mono station. - polar with half the number of constituent converters by rppport to the other two stations, which is connected between one of said transmission cables and earth.
The third converter station will be much less expensive than the other two and can be connected to the transmission cable without
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essentially modify anything thereon and the invention is therefore very important for those cases where it is desirable to effect an intermediate tap on a power transmission at a location where the required power is, too low to justify a bipolar converter station.
Further, it is realized that in the event that this third converter station is not located very close to the main direction of power transmission, the station can be connected to the transmission by with a single transmission conductor and return conduction through the earth, while a bipolar converter station would require two transmission conductors.
In some cases it may be convenient to provide the third station with switching means to alternate the connection of the station with either of said transmission conductors. This can be useful, for example, if the third station is to be used both as a corrugator and as a straightener. Also, it may be desirable, with respect to the mixing of mono transmissions. and bipolar, to reinforce the blade concerned in that of the other two converter stations which works as a rectifier.
In choosing between mono- and bipolar transmissions, various partially conflicting considerations must be brought into line. Monopolar transmission with a single transmission conductor is generally the least expensive.
In contrast, the safety of operation in the bipolar transmission is greater, since in the event of faults on a transmission conductor, it can be disconnected and operation in a monopolar system can continue using the other pole of the return circuit via the earth. Furthermore, bipolar transmission is advantageous from the point of view of telecommunications technology. given that the trans-
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monopol mission @ 1x e causes disturbances in the tele- transmissions higher than the bipolar transmission.
The transmission of power with air conductors for a direct current at high tension is especially interesting for long;:;,; distances and, in the case of a power station located in a remote place which must supply power, by through a direct current line, two or more converter stations with direct current power, an installation according to the invention can usefully be made such that the power from a rectifier station is transported a great distance to the monopolar converter station and from this to a bipolar corrugator station.
In many cases, the longer part of the transmission conductor crosses in fact deserted or sparsely populated areas, where the disturbances in telecommunications from the monopolar section of the transmission are less important, while the interference. last part of the transmission which is purely bipolar passes through more densely populated areas where disruption in telecommunications cannot be tolerated.
FIG. 3 represents a power transmission according to the invention. The figure shows three converter stations I, II and III, among which stations J and II have eight: component converters connected in series.
Station I is considered to work as a rectifier station and station II as a corrugator station and the two stations are connected using a positive transmission conductor and a negative transmission conductor, and each has a central earthed terminal. These stations are therefore bipolar and connected to a bi-polar transmission. Station III is implemented as a monopo-
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laire. 3cxxctlcicatxtacxxrxl3rncitrxclcrxixq'ttxx.raotad
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with only four component converters connected in series which are connected between earth and the negative transmission conductor.
It will be appreciated that the transmission to the left of station III is a mixture of monopolar and bipolar transmissions, while the transmission to the right of station II is purely bipolar. This, however, assuming that. the current in the two parts of the station II is identical, so that the current in the central earthed terminal of the station is equal to zero. In order to obtain a better use of the converters. of station I, the lower part of it was reinforced by connecting two converter branches in parallel, each with four component converters connected in series.
In this way, and using the same type of constituent converters throughout the three stations, a fairly equal load is obtained for ,,; all component converters. Instead of using two parallel converter branches, it is possible to use a greater number of anodes in parallel in the constituent converters of the lower part of station 1. If the load on station III is low, it is possible simply to use the same converter constituting-in the whole of the station I and to allow a lower asymmetry in the load of the two parts of this station.
In certain cases, one can consider the possibility of letting the station III work alternately as a rectifier and as an inverter, the station then being able to be provided with switching means which have been shown for the connection of the station. to either of the transmission conductors. When operating as a corrugator, the station must be connected to the lower transmission conductor, while for operation as a rectifier, the station must be connected to the upper transmission conductor.
In the latter case, the station will work in parallel with the branch
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upper of the. station I and in series with the two lower branches connected in parallel from this station.
In any case, we realize that the transmission to the right of station III will be able to work in a purely bipolar way and, consequently, this part of the transmission will be relatively devoid of disturbances for d 'possible telecommunications and therefore this part of the transmission may extend into denser populated areas.
In station II shown in FIG. 2, the current will not be equal in the various constituent converters as it is otherwise in normal converter stations. On the AC side of a converter station, several harmonics will occur, the number n of which is determined by the equation n - k .p¯ 1, an expression in which p is the number of pulses and k can occur different values, 1, 2, 3, etc.
In order to increase the number of pulses and consequently to decrease the number of harmonics on the alternating current side, it is common in a converter station to phase out the various converters constituting them with respect to the others by a connection differential of transformers from separate converters. A condition for being able to reduce the number of harmonics in this way is, however, that the total power of all the constituent converters in one phase position is equal to the total power of the constituent converters in another phase position, which is generally quite easy to achieve in a converter station with an even number of constituent converters, the current of which is identical.
Although it is thus relatively simple with conventional converter stations to eliminate the lower harmonics by increasing the number of pulses of the station, it is not entirely clear how one can achieve such.
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1 thing with a converter station when the currents in the different constituent converters are different.
Following a variant of the invention, it is proposed in each separate case, by connecting the transformers of separate converters, to ensure that the power of the different constituent converters is distributed so that the total power of all component converters with a phase position at least in normal operation is as equal as possible to the total power of all component converters. kills with another phase position.
Although it is often then impossible to completely eliminate the lower harmonics, it is in any case possible to obtain a considerable limitation of the power of these, thanks to which the dimensions of the required harmonic filters for the station can be greatly reduced. Another improvement of the conditions can be obtained according to the invention by making use of the condition that the various converters constituting a station of the type described are arranged for an individual current and voltage adjustment, which makes it possible to propose that the different regulators are adjusted so that also the total powers for the separate groups are as equal as possible.
It is admitted that Impression as equal as possible normally simply implies a pure desire, but it must be considered that with a station of converters of the kind describes only a few combinations of which possible, and, therefore, the main idea to this subject is simply to analyze an actual converter station.
Furthermore, it is known that each possible combination gives certain greatly limited control possibilities for the different constituent converters in the station and, therefore, for the station as a whole and further development of the invention therefore means very simply that in said
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limits and taking into account other considerations which the fungation requires, it is ensured that the distribution of the power in the groups of the constituent converters having different phase positions is as equal as possible.
FIG. 4 shows a converter station comprising three component converters 1, 2, 3 which, on the current side. AC, are connected in parallel to an AC network 7. On the DC side, the component converters are connected in series between an incoming DC cable 4 and an earth cable 6. In addition, between Component converters 1 and 2 was connected an outgoing direct current cable 5. Each continuous converter comprises a rectifier connection 11, 21, 31 and a converter transformer 12, 22 and 32.
The direct current in the component converter 1 is measured using a transducer 41 connected in the direct current cable 4, while the direct current in the converters 2 and 3 is measured using a. transducer 61 in the earth connection 6. Using terminals not shown, on the direct current cable, the direct voltage across the terminals of the various component converters is measured, and, using voltage transformers 14 , 24 and 34, the alternating voltage between the converter transformers and the corresponding rectifier connections is measured.
Further, each constituent converter is provided with an angle controller 13, 23, 33 and the converter transformers, as indicated by the arrows, are provided with tap selectors. Considering the converter station shown as part of a power transmission in which a rectifier station, via cable 4, supplies power to the converter station shown con. together with a converter station connected to cable 5, the converter constituting 1 will deliver a current which is
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equal to the sum of the currents in the component converters 2 and 3 and the current in the cable 5.
Assuming then a practically equal DC voltage in the different constituent converters, the converter transformers must according to the invention be usefully connected as shown, namely in such a way that all the transformers on the side of the network are connected in line. star, while converter transformer 12 on the rectifier side is star connected and transformers 22, and 32 on the rectifier side are delta-connected. In the case shown, it is in fact this distribution of the transformer connections which provides the most equal power distribution among the two groups of constituent converters, each with its phase position.
If the voltage is the same across all the component converters and the current in component converters 2 and 3 is equal to the current in cable 5, both; Total powers will be equal and the number of pulses for the station as a whole will be double the number of pulses in the separate constituent converters. With small deviations from such a distribution, the two total powers will be different, but the power of the additional harmonics which results from it, in particular of the lower harmonics, is however in any case largely limited compared to the powers which would be obtained for such harmonics with any other distribution of transformer connections.
In order that even under these circumstances a power distribution as equal as possible to the two groups of constituent converters is obtained, the station should usefully be equipped with a common control system comprising a measuring system, which in turn requires using transducers 41 and 61 and voltages at the terminals of the separate constituent converters, measure the
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total powers for the two groups of constituent converters. By comparing these two total powers, a signal is produced which is proportional to the difference between them and this signal can be sent to the angle control devices 13,
23 and 33 and to tap selectors for converter transformers 12, 22 and 32. In this way, it is possible, depending on the polarity of said signal, to increase the power in one group and to decrease it in the other group. constituent converters, until the best possible identity between the two groups is achieved. The limit within which this can be done preferably depends on the limits for the control possibilities with regard to the control angle, current and voltage which must always exist in a converter installation. It is obvious that the control intervention of the aforementioned type usefully comes from the main control system defined above.
CLAIMS
1. Power transmission in direct current and to; high voltage for the connection of several alternating current networks, characterized in that it comprises at least three converter stations inserted between direct current and high voltage conductors; each of said stations comprising several constituent converters, the number of which is different for some of the stations; Douro converter stations with equal numbers of constituent converters being connected on their direct current side in parallel between corresponding direct current and high voltage conductors;
additional constituent converters: a group of converter stations connected in parallel with a smaller number of constituent converters connected in series which are connected in series with an appropriate number of additional constituent converters, thus forming a new one! group of converters; said last group of converts
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being connected in parallel with a group of conver stations. weavers; the number of the constituent converters connected in series in said two groups being equal.
2. Transmission according to claim 1, characterized in that said additional constituent converters are arranged in one of said converter stations; the part; remainder of the station being considered as a station connected in parallel with a station with a lower number of constituent converters.
3. Transmission according to claim 2, characterized in that direct current outlets are provided between the dif- térent5 converters constituting said station; switching means being intended to connect another station to. one of those taken.
4. Transmission according to claim 2, characterized! in that the converter transformers of the constituent converters of said station have different connections, such that the switchings of said constituent converters are mutually phase-shifted; the constituent converters with equal phase shift forming groups and the total power of said groups being as equal as possible.
5. Transmission according to claim 4, characterized in that each of said groups is provided with conventional control systems and normal power measurement systems, comparison means being intended to compare? the total power from said different groups; said comparison means influencing the control systems in a direction opposing an equal total power in the different groups.
6. Transmission according to claim 1, characterized in that it comprises a positive direct current conductor and a negative direct current conductor, two of said sta-
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i, lon3 @ count, being the same number of converters co 444mmntB
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connected in series, said two stations being connected in parallel between said two direct current conductors each with an intermediate earth connection; the third station being connected between said direct current conductors and earth.
7. Transmission according to claim 6, characterized in that switching means are provided in said third station for an alternating connection of the station to one of said direct current conductors *
Transmission according to Claim 1, characterized in that conventional voltage and current control systems are provided in each of said stations; a main control system being provided for said transmission of high voltage direct current power; said main control system influencing said control systems of the different stations according to a predetermined program.
9. Direct current and high voltage power transmission, as described above or in accordance with the accompanying drawings.